Regreso de la Soyuz TMA-16 (Expedición 22)

Por Daniel Marín, el 18 marzo, 2010. Categoría(s): Astronáutica • ISS • Rusia ✎ 7

Hoy a las 11:24 UTC ha aterrizado en Kazajistán el módulo de descenso (SA) de la Soyuz TMA-16 con dos miembros de la Expedición 22 de la ISS a bordo: Maksim Surayev (Rusia) y Jeffrey Williams (EEUU). La TMA-16 despegó el pasado 30 de septiembre y en un principio Williams y Surayev formaron parte de la Expedición 21 hasta el acoplamiento de la Soyuz TMA-17 el 20 de diciembre, fecha en la que dio comienzo la Expedición 22, con Williams como comandante. Tras el regreso de la TMA-16, ha dado comienzo oficialmente la Expedición 23, formada actualmente por Oleg Kótov (comandante, Roskosmos), Timothy Creamer (NASA) y Soichi Noguchi (JAXA). Surayev y Williams han permanecido 169 días, 4 horas y 7 minutos en el espacio.




Jeff Williams y Maksim Surayev (NASA).


Emblema de la Expedición 22 (NASA).

El regreso:



Partes de una Soyuz: BO (módulo orbital), SA (cápsula) y PAO (módulo de propulsión) (NASA/RKK Energía).

  • 03:40 UTC: la tripulación activa el sistema de soporte vital del módulo orbital (BO) de la Soyuz.
  • 04:53 UTC: se cierran las escotillas entre el módulo Poisk (MIM-2/MRM-2) y la Soyuz TMA-16.
  • 05:45 UTC: comprobación de la hermeticidad de los vehículos.
  • 06:15 UTC: la tripulación pasa al módulo de descenso (SA) y activa el soporte vital del mismo tras cerrar la escotilla entre el BO y el SA.
  • 07:00 UTC: el control de actitud de la ISS pasa al segmento ruso.
  • 07:59 UTC: la ISS sin control de actitud.
  • 08:00 UTC: Comienza la maniobra de separación de la Soyuz TMA-16 al hacerse el vacío entre las escotillas de la nave y la ISS. Se retiran los 8 grupos de ganchos activos de la estación en el anillo de la escotilla y después se retiran los ganchos de la Soyuz (sistema MGS) según la orden DO15. Además del traje de presión Sokol KV-2, la tripulación lleva unos pantalones anti-g Kentavr para hacer más llevadera la reentrada. Para prepararse de cara al regreso a la gravedad terrestre, los cosmonautas toman unas pastillas con electrolitos antes de la partida.


Separación de la Soyuz TMA-16 vista por Soichi (NASA).

  • 08:03 UTC: separación de la Soyuz TMA-15 del módulo Zaryá a 0,12 m/s, gracias a la acción de muelles en el anillo de la escotilla.
  • 08:06 UTC: cuando la Soyuz se encuentra a 20 metros, se encienden los motores de maniobra DPO durante 15 segundos (alcanzado unos 0,543 m/s) para alejar la nave de la ISS y no dañar así los paneles solares u otras estructuras de la estación.
  • 09:10 UTC: el control de actitud pasa al segmento norteamericano.
  • 10:33 UTC: encendido de frenado a 359,5 km de altura y a 7,396 km/s durante 4 minutos y 16 segundos para efectuar la reentrada usando el motor principal SKD del sistema KTDU (o KDU, Комбинированная Двигательная Установка, КДУ, “Instalación Propulsora Combinada”). En la Soyuz TMA el motor es el KTDU-80 y tiene un empuje de 316 kgf. Este motor se puede encender un total de 40 veces. Su impulso específico es de 305 segundos y la Delta-V total de la nave es de 390 m/s. Gracias a motores eléctricos, se puede girar la tobera del motor ± 5º. El impulso de frenado depende de la órbita de la Soyuz: a mayor altura, mayor impulso. Por lo general, el valor de la Delta-V es de 89,6 m/s para órbitas de 200-300 km de altura o 102,4 m/s para 300-330 km (para alturas mayores la Delta-V debe ser de 115,2 m/s, como en esta ocasión). La Soyuz se separa de la ISS normalmente 1,5 órbitas (unas dos horas) antes del encendido. La duración exacta del encendido depende de la masa de la nave, algo que varía en cada misión, pero no suele exceder los 260 segundos.



Distribución sistema DPO-B y DPO-M en la Soyuz TMA. En la parte trasera, se aprecian los cuatro motores DPO-B que pueden servir como motor principal de emergencia para volver a la Tierra cuyo eje está inclinado 20º respecto al eje del vehículo.

  • 10:37 UTC: finalización del encendido de frenado.
  • 10:57 UTC: separación de los tres módulos de la nave. Los módulos se separan unos 22,5 minutos tras el encendido (20 minutos para la TMA-16) -un cuarto de órbita-, a 139,9 km de altitud y 7,545 km/s y gracias a doce pernos explosivos en el BO y cinco en el PAO (más cinco muelles en este último). La separación se produce con la nave en posición perpendicular a la dirección de avance, con el módulo orbital apuntando a la Tierra. De este modo las tres partes de la Soyuz siguen trayectorias de entrada distintas y se elimina cualquier posibilidad de que colisionen con el SA. La velocidad de separación de los módulos respecto de la cápsula es de 0,58 m/s para el PAO y 0,82 m/s para el BO (el BO es más ligero que el PAO). Al no estar protegidos por un escudo térmico, el BO y el PAO se destruyen en la atmósfera a una altura de 70-75 km. Sus restos caen en un área de 1030 x 68 km a unos 800 km por detrás (según el sentido de la órbita) del lugar del aterrizaje del SA (400 km en el caso de una entrada balística). El tiempo transcurrido entre la separación de los módulos y el aterrizaje es de unos 20 minutos.


Perfil de la reentrada (TsUP).



El interior del SA de una Soyuz TM en detalle (NASA).

  • 11:00 UTC: comienzo de la reentrada a 101,8 km de altura. La fase de entrada atmosférica propiamente dicha tiene lugar entre los 80 km y los 10 km de altura, con una duración de 450-500 segundos, y finaliza cuando se abre el paracaídas principal, OSP (ОСП). La cápsula entra en la atmósfera con una inclinación inicial de unos 1,35º. A 35,2 km de altura se produce la máxima deceleración (4 g). Gracias a la forma de la nave y a la posición de su centro de gravedad, ésta siempre se orientará con el escudo térmico por delante sin necesidad de ningún control activo. Durante una reentrada controlada o AUS, el ordenador de abordo utiliza el sistema SIO-S (Sistema de Control a Reacción del Descenso), formado por 8 pequeños motores de peróxido de hidrógeno de 10 kgf cada uno, para mantener la cápsula en la trayectoria óptima de acuerdo con el plan de entrada preestablecido. Los micromotores se denominan URMD ( Управляющие реактивные микродвигатели, УРМД) y generan empuje expulsando vapor de agua y oxígeno, que son los productos de la reacción del peróxido de hidrógeno con un agente catalizador. Durante la reentrada, el ordenador (BTsVK) se apoya además en los datos de los sensores de velocidad angular (BDUS), acelerómetros (BSA) y el giróscopo (SG). Conjuntamente con el SIO-S, todos estos sistemas integran el Sistema de Control durante el Descenso (SUS). El sistema SIO-S sólo se activa tras la separación de los módulos de la Soyuz y comienza a controlar la actitud del vehículo a unos 80 km de altura.


Trayectoria de reentrada (NASA TV).


Impresionante imagen tomada por Soichi Noguchi (quién si no) de la estela dejada por la TMA-16 durante la reentrada. A la derecha se aprecia el Mar Caspio (NASA).

  • 11:09 UTC: cargas pirotécnicas liberan la cubierta del paracaídas y se produce la apertura del paracaídas piloto VP (Вытажной Парашют, ВП) a 10,7 km de altura -formado en realidad por dos pequeños paracaídas que se despliegan uno tras otro-, el cual arrastra a su vez al paracaídas de frenado TP (Тормозной Парашют, ТП). Éste reduce la velocidad de descenso de 230 m/s a 90 m/s.
  • 11:15 UTC: apertura del paracaídas principal OSP (Основная Парашютная Система, ОСП) a 8,5 km de altura. Se desprende el paracaídas de frenado y se despliega el paracaídas principal, el cual permite que la cápsula adquiera una velocidad de descenso de 6-7 m/s. Durante esta fase, las comunicaciones con la cápsula se realizan gracias a la antena ABM-264, que se halla integrada en las cuerdas del paracaídas. Durante el descenso el SA cuelga de forma asimétrica de los cables del paracaídas principal formando un ángulo de 30º, lo que ayuda a enfriar el vehículo. A 5,5 km de altura se disparan pequeñas cargas pirotécnicas que mueven el conjunto de cables de sujeción a través de guías en el fuselaje de la nave, permitiendo que la cápsula quede suspendida de forma simétrica. También se desprenden las cubiertas de las dos ventanas del SA, de forma que se pueda ver el exterior. Las primeras versiones de la Soyuz no tenían estas cubiertas y la tripulación apenas podía vislumbrar nada a través de las ventanas ennegrecidas por la reentrada. Justo en este momento se arman los amortiguadores de los tres asientos Kazbek-U, de modo que los cosmonautas quedan en una posición más próxima al panel de instrumentos. A esta misma altura se desprende el escudo térmico de ablación, dejando expuestos seis pequeños cohetes de combustible sólido (DMP).
  • 11:24 UTC: aterrizaje. Los DMP frenan la velocidad de la nave hasta los 1,5-2 m/s. Estos cohetes se encienden a 0,8-1,5 m de altura y, dependiendo de la velocidad de la nave, se activarán solamente cuatro (lo normal) o seis. El encendido se produce gracias a un altímetro de rayos gamma (GLV) situado cerca de los retrocohetes. La nave transporta una pequeña cantidad de cesio como parte de este instrumento, por lo que siempre se comprueba que no haya ninguna fuga radiactiva tras un aterrizaje.







Aterrizaje de la TMA-16 en un bello paisaje nevado. La polvareda está causada por los motores DMP de combustible sólido del SA (NASA).








Nada como una manta de Roskosmos para protegerse del frío de la estepa kazaja (NASA).

Vídeo del regreso:



7 Comentarios

  1. ¡Fantástica secuencia de fotografías del aterrizaje! Y muy bonito con el paisaje nevado.

    Tenía pensado que esperarían a regresar tras el lanzamiento de la siguiente Soyuz a primeros de abril…¿ha habido algún motivo por el que han adelantado el aterrizaje o con la tripulación permanente de 6 personas esta va a ser la tónica habitual?
    Un saludo

  2. En varias ocasiones has mencionado el uso de altímetros de rayos gamma para encender retrocohetes. ¿ Podrías explicar cómo funcionan, y porqué se elige ése método para determinar la altura ?
    He mirado por la red pero no he encontrado nada concluyente.
    Un Saludo

  3. @Jorge: pues creo que va a ser la práctica habitual: mejor dejar durante unos días una tripulación de tres personas que no agrupar nueve astronautas durante una semana para no sobrecargar los sistemas de la ISS.

    @Eudoxo: si funcionamiento es simple: tienes una fuente de rayos gamma (cesio en el caso de la Soyuz) y un detector de rayos gamma apuntando hacia el suelo. Cuando la cápsula se encuentre cerca del mismo, los fotones gamma reflejados por la tierra serán captados por el detector, activando los DMP.

    Un saludo.

  4. Hola,

    A lo mejor es una tonteria la duda que tengo pero siempre me he preguntado a donde van a parar las capsulas Soyuz que regresan a tierra. ¿las desguazan, las almacenan,? Se que las Mercury, las Gemini y las Vostok estan repartidas por museos, porque no eran muchas, pero las soyuz que no son reutilizables y se han usado muchisimo ¿donde van a parar?.

    Un saludo y felicidades por tu blog. La verdad es que siempre me ha gustado todo lo relacionado con el espacio y aqui estoy aprendiendo muchisimo.

  5. Hola Paco: la mayoría de Soyuz van a museos u organizaciones que han colaborado con las misiones. Me consta que muchas de las cápsulas se las queda la empresa fabricante, RKK Energía, pero desconozco si las “desguaza” o las almacena para un futuro uso.

    Saludos.

  6. Ajá. O sea, la razón de usar altimetría gamma – en vez de radar u otro sistema – es que usa un emisor pasivo y compacto, inherentemente robusto. Se calibra el detector – imagino que igualmente simple y robusto – a un nivel concreto por encima del ruido ( correspondiente a una altura equis ), y listos.
    Me imagino que prácticamente todos los tipos de terreno reflejan igual los rayos gamma.

  7. Efectivamente. Lo malo del detector de rayos gamma es que sólo se activa a corta distancia del suelo y que hay bastante error en la medida (se puede activar a 0,8-1,5 m, dependiendo del tipo de terreno: agua, nieve, etc.), pero para esta función va de perlas. Hoy en día habrían empleado un radioaltímetro o un altímetro láser, pero para la tecnología de los 60 era perfecto.

    Un saludo.

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Por Daniel Marín, publicado el 18 marzo, 2010
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